ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОЗОНАТОР Российский патент 2004 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для обеспечения сохранности пищевых продуктов, водоочистки, дезинфекции помещений и т.д.

Известно устройство для озонирования, содержащее подключенные к высоковольтному источнику переменного напряжения два электрода и расположенный между ними на одном из электродов диэлектрический барьер (US 3801791, кл. С 01 В 13/12, 1964 /1/). Для получения озона сквозь газоразрядный промежуток прокачивают воздух или кислород.

Недостатком такого устройства является его низкий ресурс работы. В процессе эксплуатации, как правило, из строя выходит барьер за счет электрического пробоя, что приводит к короткому замыканию между электродами озонатора. Основной причиной является ускоренное старение барьера. Барьер в озонаторе работает в сильном электрическом поле и ускоренное старение обусловлено частичными разрядами и электрохимическими процессами.

Наиболее близким к заявляемому устройству является электрический озонатор, включающий общий электрод и секционированный другой электрод, которые подключены к высоковольтному переменному напряжению, причем на поверхности общего электрода со стороны зазора установлен диэлектрический барьер (RU 2038483, кл. С 01 В 13/11, 10.07.1997).

Однако известное устройство также не обеспечивает стабильность и надежность в работе электрического озонатора.

Изобретение решает задачу создания устройства с высокой производительностью при сохранении его срока службы и надежности.

Технический результат достигается тем, что в электрическом озонаторе, включающем общий электрод и состоящий из секций другой электрод, расположенные с зазором относительно друг друга и подключенные к цепи высоковольтного переменного напряжения питания, причем на поверхности общего электрода со стороны зазора установлен диэлектрический барьер, согласно изобретению каждая секция другого электрода подключена к цепи через балластную емкостную нагрузку.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Озонатор включает в себя секционированный вдоль и поперек потока газа электрод 1 и общий электрод 2, последовательно подключенную к каждому элементу секционированного электрода баллластную емкостную нагрузку 3 и диэлектрический барьер 4.

Озонатор работает следующим образом. Кислородосодержащий газ поступает в зазор между электродами 1 и 2, подключенными к высоковольтному источнику переменного напряжения. В межэлектродном зазоре зажигается разряд, состоящий из отдельных серий множества единичных разрядов. Такой характер разряда обеспечивается как балластной емкостной нагрузкой 3, так и диэлектрическим барьером 4. Кроме этого, диэлектрический барьер 4 формирует расширенную часть канала каждого микроразряда, которая является наиболее производительной по озону [3]. Действительно, температура расширенной части канала микроразряда, прилегающей к диэлектрическому барьеру, значительно меньше остальной части канала. При синтезе озона в электрическом разряде часть озона за счет высокой температуры успевает разложиться. Чем ниже температура канала микроразряда, тем выше производительность озонатора. В предлагаемом устройстве за счет низкотемпературной части канала, прилегающей к диэлектрическому барьеру, производительность по озону возрастает. С другой стороны, в предлагаемом устройстве, как и в озонаторе [1], возможен электрический пробой барьера. Однако в предлагаемом устройстве за счет секционированности электрода 1 по месту пробоя барьера образуется микроразряд, ограниченный по току за счет балластной емкости С. Параметры этого микроразряда аналогичны микроразряду в прототипе, т.е. он менее производителен по озону. Остальные микроразряды продолжают работу в прежнем наиболее производительном режиме. Таким образом можно продолжать эксплуатацию озонатора. В дальнейшем возможен еще ряд пробоев диэлектрического барьера, вызывающих снижение производительности по озону, но не приводящих к короткому замыканию, т.е. к отключению озонатора. Таким образом, независимо от пробоя диэлектрического барьера производительность по озону предлагаемого устройства всегда выше, чем в прототипе.

Наибольший эффект от изобретения может быть достигнут при использовании озонатора в таких областях, где технологический процесс не допускает длительных перерывов в подаче озона (например, в системах очистки и обеззараживания питьевых и сточных вод).

В таблице приведено сравнение экспериментальных данных по выходу озона в разрядных камерах с секционированным электродом без барьера и с барьером. Экспериментальные исследования выполнены при действующем значении напряжения U=8 кВ для промышленной частоты f=50 Гц. Сравнение показывает использование барьера, позволяет увеличить производительность озонатора по озону.

Обозначения в таблице: n количество элементов секционированного электрода; l - длина; h - ширина разрядной камеры; d - расстояние между электродами (электродом и барьером); Q - расход потока озонируемого воздуха.

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для получения озона. Предложенный озонатор имеет секционированный электрод и сплошной электрод, последовательно подключенную к каждому элементу секционированного электрода балластную емкостную нагрузку и диэлектрический барьер, обеспечивающий повышение производительности озонатора за счет формирования наиболее производительной по озону расширенной части канала микроразрядов. Путем ограничения тока в каждом из элементов секционированного электрода с помощью емкостной нагрузки исключается режим короткого замыкания в случае локального электрического пробоя диэлектрического барьера. Таким образом обеспечивается высокий срок службы озонатора. 1 ил., 1 табл.

Электрический озонатор, включающий общий электрод и состоящий из секций другой электрод, расположенные с зазором относительно друг друга и подключенные к цепи высоковольтного переменного напряжения питания, причем на поверхности общего электрода со стороны зазора установлен диэлектрический барьер, отличающийся тем, что каждая секция другого электрода подключена к цепи через балластную емкостную нагрузку.